本发明涉及一种高强度抗菌玻璃，特别是涉及一种高强度抗菌玻璃及其制备方法。
背景技术：
伴随着科技进步和人民生活水平的提高，人们对环境卫生日益重视。生活中，厨房、卫生间滋生的微生物和细菌给人们带来的不适已经屡见不鲜，因此消费者非常渴望生活用品具有杀菌、消毒功能。目前抗菌材料及制品在国外发达国家已经投放市场，但在我国虽有成果报道及少量产品上市，尚属初步开发阶段。制备抗菌材料所涉及学科领域很广，技术难度较大，产品的质量不易保证，生产成本高。
目前所报道的抗菌玻璃按其制备方法，主要有熔融过程中加入抗菌剂和镀膜。玻璃熔融过程中加入无机抗菌剂，此方法抗菌离子参与了玻璃网络结构的构建，由于额外加入了抗菌离子，抗菌玻璃相对于成分大体相同的普通玻璃在空间结构上发生了一定的改变，玻璃的其它性能也会有所变化；镀膜抗菌玻璃本身膜层耐划伤性能差，使用寿命短。
技术实现要素：
本发明的主要目的在于，提供一种新型高强度抗菌玻璃及其制备方法，所要解决的技术问题是使其抗菌性能好，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种高强度抗菌玻璃的制备方法，其包括以下步骤：
1)将玻璃放入熔融的硝酸钾中进行离子交换，得到交换后的玻璃；
2)将硝酸钾与银离子化合物、铜离子化合物、锌离子化合物中的至少一种离子化合物混合，并加热熔融，得到熔融的混合物，将所述的交换后的玻璃完全浸入到所述的混合物中进行离子交换，取出玻璃，冷却，清洗，得到高强度抗菌玻璃。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的高强度抗菌玻璃的制备方法，其中所述的步骤1)中离子交换的温度为400-500℃，交换的时间2-12小时。
优选的，前述的高强度抗菌玻璃，其中所述的玻璃为钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃中的一种。
优选的，前述的高强度抗菌玻璃，其中所述的步骤2)中硝酸钾和离子化合物质量百分比为：硝酸钾98％-99.99％，离子化合物0.01％-2％。
优选的，前述的高强度抗菌玻璃，其中所述的离子化合物为银、铜、锌的硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐、氧化物和卤化物中的至少一种离子化合物。
优选的，前述的高强度抗菌玻璃，其中所述的步骤2)中离子交换的温度为350-480℃，交换的时间2-120min。
优选的，前述的高强度抗菌玻璃，其中所述的高强度抗菌玻璃的表面应力值为400-700MPa，抗菌率为95％-99.99％。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种高强度抗菌玻璃，其由本发明的方法制备而成；计玻璃重量为100％，其表面抗菌离子百分含量为0.01％-1％，其中所述的抗菌离子为银离子、铜离子和锌离子中的至少一种。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的高强度抗菌玻璃，其中所述的刚强度抗菌玻璃的表面应力值为400-700MPa，抗菌率为95％-99.99％。
借由上述技术方案，本发明高强度抗菌玻璃及其制备方法至少具有下列优点：
1、本发明的制备方法简单，成本低，可以实现大规模生产。
2、本发明的制备方法制备的玻璃强度高、抗菌性能好、透光率好；其表面应力值为400-700MPa，抗菌率为95％-99.99％，透光率好；首先采用硝酸钾与玻璃进行离子交换，钾离子与玻璃中的一些钠离子生离子交换，使钾离子进入到玻璃中，增加了玻璃的强度；银离子、铜离子、锌离子具有抗菌性能，将交换后的高强度玻璃继续与硝酸钾和银、铜、锌的离子化合物的混合物进行离子交换，使银离子、铜离子、锌离子进入到玻璃中，得到具有抗菌性能的高强度玻璃；其中硝酸钾稀释了熔融状态的银、铜、锌的离子化合物，使第二步离子交换时间长，在满足玻璃抗菌性的条件下离子交换程度相对较小，得到的玻璃透光性好，相对于没有进行离子交换的玻璃其透光率仅仅减小了不到0.8％，以玻璃重量为100％计，其表面银、铜、锌的百分含量为0.01％-1％
3、本发明制备的高强度抗菌玻璃对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等细菌和黄曲霉菌、黑曲霉菌等真菌都具有很好的抗性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的高强度抗菌玻璃及其制备方法其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征或特点可由任何合适形式组合。
本发明的一个实施例提出一种高强度抗菌玻璃的制备方法，其包括以下步骤：
1)将玻璃放入熔融的硝酸钾中进行离子交换，得到交换后的玻璃；
其中，采用硝酸钾与玻璃进行离子交换，钾离子与玻璃中的一些钠离子发生离子交换，使钾离子进入到玻璃中，增加了玻璃的强度；
较佳的，本实施例采用的离子交换的温度为400-500℃，交换的时间2-12小时，采用以上离子交换温度和时间制备出的玻璃表面应力值大；
较佳的，本实施例采用的玻璃为钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃中的一种；以上玻璃中含碱金属离子；
2)将硝酸钾与银离子化合物、铜离子化合物、锌离子化合物中的至少一种离子化合物混合，并加热熔融，得到熔融的混合物，将所述的交换后的玻璃完全浸入到所述的混合物中进行离子交换，取出玻璃，冷却，清洗，得到高强度抗菌玻璃。
其中，银离子、铜离子、锌离子具有抗菌性能，将交换后的高强度玻璃继续与硝酸钾和银、铜、锌的离子化合物的混合物进行离子交换，使银离子、铜离子、锌离子进入到玻璃中，得到具有抗菌性能的高强度玻璃；硝酸钾稀释了熔融状态的银、铜、锌的离子化合物，使这些离子在玻璃中的交换时间长，在满足玻璃抗菌性的条件下离子交换程度相对较小，得到的玻璃透光性好，相对于没有进行离子交换的玻璃其透光率仅仅减小了不到0.8％。
较佳的，本实施例采用的步骤2)中所述的硝酸钾和离子化合物质量百分比为：硝酸钾98％-99.99％，离子化合物0.01％-2％，硝酸钾的含量较高稀释了熔融的离子化合物，使最终制备的玻璃抗菌性好，透光率好。
较佳的，本实施例采用的离子化合物为银、铜、锌的硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硼酸盐、氧化物和卤化物中的至少一种离子化合物。
较佳的，本实施例中步骤2)中所述的离子交换的温度为350-480℃，交换的时间2-120min，此条件下银、铜、离子可以很好的交换进入玻璃。
较佳的，本实施例制备的高强度抗菌玻璃的表面应力值为400-700MPa，抗菌率为95％-99.99％，其抗菌性好，强度高。
本发明的另一个实施例提出一种高强度抗菌玻璃，由本发明的制备方法制备而成；计玻璃的重量为100％，该高强度抗菌玻璃表面的抗菌离子百分含量为0.01％-1％，其中抗菌离子为银离子、铜离子和锌离子中的至少一种。
较佳的，本实施例制备的高强度抗菌玻璃的表面应力值为400-700MPa，抗菌率为95％-99.99％，其抗菌性好，强度高。
实施例1
将钠钙玻璃放入熔融的硝酸钾中，400℃进行离子交换2小时，得到交换后的玻璃；将980g硝酸钾和20g硝酸银加入熔盐槽中，加热使其熔融，将交换后的玻璃完全浸入到熔融的硝酸钾和硝酸银混合物中，在350℃进行离子交换2min，取出玻璃，冷却，清洗，得到高强度抗菌玻璃。
本实施例中的高强度抗菌玻璃的表面应力值为400MPa，对大肠杆菌抗菌率为97.73％，金黄色葡萄球菌抗菌率为98.46％，黄曲霉菌的抗菌率为95.03％，黑曲霉菌的抗菌率为98.67％，表面的银离子百分含量为0.05％，相较于没有交换的玻璃透光率只下降了0.1％。
实施例2
将铝硅酸盐玻璃放入熔融的硝酸钾中，500℃进行离子交换12小时，得到交换后的玻璃；将990g硝酸钾和10g硫酸铜加入熔盐槽中，加热使其熔融，将交换后的玻璃完全浸入到熔融的硝酸钾和硫酸铜混合物中，在480℃进行离子交换120min，取出玻璃，冷却，清洗，得到高强度抗菌玻璃。
本实施例中的高强度抗菌玻璃的表面应力值为457MPa，大肠杆菌抗菌率为96.32％，金黄色葡萄球菌抗菌率为95.88％，黄曲霉菌的抗菌率为97.04％，黑曲霉菌的抗菌率为95.23％，表面的铜离子百分含量为1％，相较于没有交换的玻璃透光率只下降了0.7％。
实施例3
将铝硅酸盐玻璃放入熔融的硝酸钾中，450℃进行离子交换8小时，得到交换后的玻璃；将999.9g硝酸钾和0.1g硝酸银加入熔盐槽中，加热使其熔融，将交换后的玻璃完全浸入到熔融的硝酸钾和硝酸银混合物中，在450℃进行离子交换100min，取出玻璃，冷却，清洗，得到高强度抗菌玻璃。
本实施例中的高强度抗菌玻璃的表面应力值为509MPa，大肠杆菌抗菌率为98.93％，金黄色葡萄球菌抗菌率为99.99％，黄曲霉菌的抗菌率为99.03％，黑曲霉菌的抗菌率为98.07％，表面的银离子百分含量为0.01％，相较于没有交换的玻璃透光率只下降了0.3％。
实施例4
将硼硅酸盐玻璃放入熔融的硝酸钾中，400℃进行离子交换2小时，得到交换后的玻璃；将980g硝酸钾、10g硝酸银、5g硫酸铜、5g硫酸锌加入熔盐槽中，加热使其熔融，将交换后的玻璃完全浸入到熔融的硝酸钾和硝酸银混合物中，在420℃进行离子交换15min，取出玻璃，冷却，清洗，得到高强度抗菌玻璃。
本实施例中的高强度抗菌玻璃的表面应力值为573MPa，大肠杆菌抗菌率为99.96％，金黄色葡萄球菌抗菌率为99.18％，黄曲霉菌的抗菌率为97.12％，黑曲霉菌的抗菌率为98.88％，表面的银、铜、锌离子的百分含量为1％，相较于没有交换的玻璃透光率只下降了0.42％。
实施例5
将钠钙玻璃放入熔融的硝酸钾中，470℃进行离子交换4小时，得到交换后的玻璃；将980g硝酸钾、5g氯化银、13g氯化铜、2g氧化锌加入熔盐槽中，加热使其熔融，将交换后的玻璃完全浸入到熔融的硝酸钾和硝酸银混合物中，在470℃进行离子交换60min，取出玻璃，冷却，清洗，得到高强度抗菌玻璃。
本实施例中的高强度抗菌玻璃的表面应力值为700MPa，大肠杆菌抗菌率为99.78％，金黄色葡萄球菌抗菌率为99.00％，黄曲霉菌的抗菌率为98.62％，黑曲霉菌的抗菌率为99.45％，表面的银、铜、锌离子的百分含量为0.06％，相较于没有交换的玻璃透光率只下降了0.5％。
实施例6
将硼硅酸盐玻璃放入熔融的硝酸钾中，450℃进行离子交换12小时，得到交换后的玻璃；将990g硝酸钾、5g氧化银、2g氧化铜、3g硫酸锌加入熔盐槽中，加热使其熔融，将交换后的玻璃完全浸入到熔融的硝酸钾和硝酸银混合物中，在480℃进行离子交换120min，取出玻璃，冷却，清洗，得到高强度抗菌玻璃。
本实施例中的高强度抗菌玻璃的表面应力值为602MPa，大肠杆菌抗菌率为96.97％，金黄色葡萄球菌抗菌率为96.15％，黄曲霉菌的抗菌率为97.77％，黑曲霉菌的抗菌率为99.20％，表面的银、铜、锌离子的百分含量为0.04％，相较于没有交换的玻璃透光率只下降了0.6％。
由上述实施例可知，本法的方法制备的高强度抗菌玻璃强度高，抗菌性好，透光率好，其表面应力值为400-700MPa，抗菌率为95％-99.99％，透光率仅仅减小了不到0.8％，银、铜、锌的含量为0.01％-1％；其对大肠杆菌抗菌率、金黄色葡萄球菌抗菌率、黄曲霉菌的抗菌率、黑曲霉菌的抗菌率有很好的抗性；
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。